关于自动控制化的探讨

关于自动控制化的探讨

陈晓花

关键词：自动化控制；探讨

引言

自动化控制作为工程科学的分支学科，从宏观上来说是指将人力直接操作机器和设备加以取代，利用能源和装置元件按照生产要求和产生目标完成生产工作。自动化控制综合了机电、计算机、通讯等多个学科的知识技术和应用工具，将多种技术融合起来，形成自动化的控制系统来代替人力的工作程序。自动控制理论是相对人工控制而言的，不需要人力的亲自参与，利用自动化控制装置或者设备按照预定的程序或者规律自动运行，将人力从复杂危险的工作环境中替代，大大减少了人力的投入，有效缓解了人力操作的强度和压力，同时提高了工作的质量和工作效率。

一、自动化控制概述

自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最引人瞩目的高技术之一。同时自动控制技术是当代发展迅速，应用广泛，是推动新的技术革命和新的产业革命的核心技术。自动控制理论自创立至今已经过了三代的发展：第一代为20世纪初开始形成并于50年代趋于成熟的经典反馈控制理论；第二代为50、60年代在线性代数的数学基础上发展起来的现代控制理论；第三代为60年代中期即已萌芽，在发展过程中综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等多学科的最新成果并在此基础上形成的智能控制理论。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。

二、自动控制的应用

1、自动控制在污水处理中的应用

现在，自动控制理论与技术有两个发展方向，一是将不同的方法结合在一起，各自发挥优势，进而相互取长补短，形成新的控制系统，得到单一方法不能达到的效果；二是对理论或方法本身进行深入研究。控制理论在污水处理领域的应用主要以第一个方向为主。因为经典控制以及现代控制的理论研究都非常成熟，现在用在污水处理领域中的多是各种智能控制的混合算法。

2、自动控制理论在光伏逆变电源中的应用

自动控制理论在光伏逆变电源中应用，主要包含对控制方法以及模糊控制理论的研究等。首先是模糊控制理论在光伏逆变电源中的应用，把模糊控制理论应用到光伏逆变电源并网中，可以将误差电流与参考电流作为系统的参考控制量，可以采用尽可能少的模糊控制的参数，能够在一定程度上降低模糊判断的时间，从而达到了一个比较好的控制效果。其次是模数控制理论的运用。所谓模数控制理论就是提高将模拟电路和数字电路混合起来，进而实现对逆变电压的同步与跟踪进行控制。再次是控制方式的探究。在现代的控制方式里，大规模的集成技术得到了快速的发展，使得小规模的元器件逐渐被专用芯片以及智能芯片代替。最后是复合控制理论在光伏逆变电源中的应用。复合控制的理论是基于内模原理的控制策略，其所采用的方法就是将动力学的模型放到逆变电源的控制器当中，从而形成一种反馈精度非常高的逆变电源。

3、在煤炭发电中自动控制技术的应用

（1）对于发电设备与装置的控制与保护

以往的煤炭发电企业采用的发电的保护设备与装置具有比较单一的功能，同时采用了比较过时的监控方法，难以很好的保护生产过程中发生的超限报警以及连锁跳机等故障，而自动控制技术的应用，对于煤炭发电的装置与设备进行了非常好的保护。

（2）对于单元炉机组进行合理的整合与统一

随着科技的不断发展，煤炭发电站也开始采用先进的自动控制新技术，使得煤炭发电达到了由机-电控制一体化向机-炉-电一体化的合理统一以及整合，高新的单元炉机组运转方式的采用，完全呈现出发电机组的整体实力，同时很好地体现出其优势，有效地简化整个监控系统，并发挥出其独特功能，使日常检测监控的程序变得更为简便，节省相关的资金投入。

（3）粮油加工中单路闭环反馈系统的运用

为了使粮油的生产加工中实现准确性以及连续性，在其比较关键的地方采用以PID智能控制器为关键内容的自动控制系统，而且应用越来越广泛。其工作原理是PID智能控制器与电子变频设备、温度、物位等变送器、电气定位阀门等组成闭环负反馈来控制压力、物位、液面、温度等工艺。

（4）自动控制系统在小农户滴灌中的应用

本系统是在棉花滴灌管理建设的基础上，所研发的适用于小农户使用的滴灌自动控制系统。此系统的适用面积为12～50hm2，并且不用通过培训就能了解并应用。此系统主要是对施肥设备、水泵以及滴灌系统电磁阀的开关进行控制来实现自动灌溉。

三、自动化控制的发展趋势

科学技术的发展日新月异，自动化控制技术在已有的技术成果的基础上，也呈现出以下良好的发展趋势。

1、自动化控制系统的复杂化。随着社会经济的发展和科学技术的不断创新，为了跟随高新技术发展的步伐，满足各行业领域的需要，自动化控制系统必将朝着大规模化、复杂化得方向发展。自动化控制系统规模的不断扩大，其建模和仿真的工作任务也将面临越来越多的困难。系统的建模涉及范围广泛，模型的转换、分辨率、模型之间的融合集成都是亟待解决的问题。同时，对控制系统结构设计的优化和运用也是研究工作中的重点。

2、控制系统结构和算法的优化。自动化控制系统在应用和发展中，控制系统的结构的优化方向朝着分布式分层递阶控制发展前进，随着系统结构的发展，控制算法也随之发展进化。

3、混杂控制系统的发展应用。最近几年，混杂控制系统迅速发展，很快受到行业的关注和重视，很多专家学者致力于该理论的研究。混杂控制系统的主要特点是通过一个框架结构的建立，将离散系统和连续系统加以综合，在框架内部进行集成分析，形成一个综合优化的系统。该系统的核心与自动控制系统的核心一样都是反馈和优化。混杂控制系统综合数学、人工智能等多种学科技术，是自动化控制学科发展的里程碑。

4、非线性控制系统的发展应用。在控制领域总，非线性控制系统理论一直备受关注，发展迅速。在未来的技术发展中，非线性控制系统以清晰的模型为基础，朝着更简单化、更实用化、高性能化得方向发展。

5、智能化控制系统。现今智能化控制系统已经逐渐兴起，并且表现出其独特的优势。在未来自动化控制的发展中，智能化系统能够对复杂化得大规模的工业过程进行自动化、智能化的全程控制和决策。未来计算机技术、网络技术、智能技术等先进技术的发展，为智能化控制系统提供技术支持和保障。智能控制技术的发展将包含更多的性能，涉及更广的范围，融合更多的现今技术，在军事、航空航天、工业、农业、医疗、金融等等各个领域中发挥重要的作用，为社会的发展和人民的生活服务。

四、结束语

总而言之，在经济高速发展、高新技术更新换代频繁的现代社会，自动控制技术已经成为促进各个产业发展的主导力量。自动控制技术水平是反映一个国家社会进步的一个重要标志。人类在推进自动控制技术的发展和应用的同时，要实施绿色制造战略，发展绿色经济、循环经济，加大环保力度，提倡、引导和推进资源节约的现代生产模式和健康文明的消费模式，走可持续发展之路，建设社会主义和谐社会。

参考文献

[1]秦世引.展示面向21世纪自动化新技术的IFAC[J].自动化信息，2012（6）：30-40.

[2]顾幸生，刘漫丹，张凌波.现代控制理论及应用[M].上海：华东理工大学出版社，2013：25-26.

[3]张晓江，方敏.“自动控制理论”教学内容发展历程与优化措施[M].北京：中国电力教育出版社，2010：12-13